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Equilibrio químico, Apuntes de Bioquímica

Asignatura: bioquimica fisica, Profesor: , Carrera: Bioquímica, Universidad: UAM

Tipo: Apuntes

2012/2013

Subido el 25/11/2013

claudiagonzalo7
claudiagonzalo7 🇪🇸

3.7

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4. Equilibrio químico
Es el estado al que se llega al final de cualquier sistema químico. La expresión matemática que
representa al Equilibrio Químico, se conoce como Ley de Acción de Masas y se enuncia como: La
relación del producto de las actividades ( actividad igual a concentración en soluciones diluídas)
elevadas los coeficientes estequiométricos en la reacción de productos y reactivos permanece
constante al equilibrio. Para cualquier reacción:
aA + bB cC + dD
[ ] [ ]
[ ] [ ]
b
B
a
A
d
D
c
C
K=
K = cte. de cada reacción en el equilibrio
Las letras entre paréntesis rectangular indican concentración molar de reactivo o producto y los
exponentes son los coeficientes estequiométricos respectivos en la reacción. De acuerdo con estas
expresiones matemáticas:
Si K <<< 1, entonces la reacción es muy reversible y se dice que se encuentra desplazada a la
izquierda.
Si K = 1, es una reacción en la que se obtiene 50% de reactivos y 50% de productos.
Si K >>> 1, la reacción tiene un rendimiento alto y se dice que esta desplazada a la derecha.
Si se utiliza Q se sabe que:
Si Q < K: la reacción se lleva a cabo hacia los productos (derecha), y Q va a aumentar hasta
llegar a K, donde se vuelve constante.
Si Q > K: la relación entre productos y reactivos es muy grande, entonces los productos se
convierten en reactivos y la reacción se lleva a cabo en sentido contrario (izquierda, pero en menor
cantidad).
Si Q = K: el sistema se encuentra en equilibrio.
El equilibrio químico se rige por el principio de LeChatelier:
Principio de Le Chatelier:
Un sistema, sometido a un cambio, se ajusta el sistema de tal manera que se cancela parcialmente el
cambio.
Factores que influyen en la reacción:
Concentración
Presión
Temperatura
[ ] [ ]
[ ] [ ]
b
B
a
A
d
D
c
C
Q=
Q= valor que disminuye durante la reacción hasta que
permanece constante al equilibrio, relación antes del
equilibrio.
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4. Equilibrio químico

Es el estado al que se llega al final de cualquier sistema químico. La expresión matemática que representa al Equilibrio Químico, se conoce como Ley de Acción de Masas y se enuncia como: La relación del producto de las actividades ( actividad igual a concentración en soluciones diluídas) elevadas los coeficientes estequiométricos en la reacción de productos y reactivos permanece constante al equilibrio. Para cualquier reacción:

aA + bB cC + dD

[ ] [ ]

[ ] [ ]

b

B

a

A

d

D

c

C

K = K = cte. de cada reacción en el equilibrio

Las letras entre paréntesis rectangular indican concentración molar de reactivo o producto y los exponentes son los coeficientes estequiométricos respectivos en la reacción. De acuerdo con estas expresiones matemáticas: Si K <<< 1 , entonces la reacción es muy reversible y se dice que se encuentra desplazada a la izquierda. Si K = 1 , es una reacción en la que se obtiene 50 % de reactivos y 50 % de productos. Si K >>> 1 , la reacción tiene un rendimiento alto y se dice que esta desplazada a la derecha. Si se utiliza Q se sabe que: Si Q < K: la reacción se lleva a cabo hacia los productos (derecha), y Q va a aumentar hasta llegar a K, donde se vuelve constante. Si Q > K: la relación entre productos y reactivos es muy grande, entonces los productos se convierten en reactivos y la reacción se lleva a cabo en sentido contrario (izquierda, pero en menor cantidad). Si Q = K: el sistema se encuentra en equilibrio. El equilibrio químico se rige por el principio de LeChatelier: Principio de Le Chatelier: Un sistema, sometido a un cambio, se ajusta el sistema de tal manera que se cancela parcialmente el cambio. Factores que influyen en la reacción: Concentración Presión Temperatura

[ ] [ ]

[ ] [ ]

b

B

a

A

d

D

c

C

Q =

Q= valor que disminuye durante la reacción hasta que permanece constante al equilibrio, relación antes del equilibrio.

Concentración:

  • A mayor concentración en los productos el equilibrio tiende a desplazarse hacia los reactivos para compensar la reacción (el equilibrio se va hacia la izquierda).
  • A mayor concentración en los reactivos, el equilibrio tiende a desplazarse hacia los productos (el equilibrio se va hacia la derecha). Presión:
  • Es importante hacer notar, que la presión sólo afecta a aquellos productos o reactivos que se encuentran en fase gaseosa.
  • A mayor presión, el equilibrio tenderá a irse a donde hay menor número de moles. De acuerdo con la ley general del estado gaseoso PV=RnT que implica que a mayor número de moles, mayor presión. Temperatura: En la temperatura se debe de considerar su entalpía ( H °) : I. Si H es positiva, la reacción es endotérmica. II. Si H es negativa, la reacción es exotérmica
  • A mayor presión, el equilibrio tenderá a irse a donde hay menor número de moles. De acuerdo con la ley general del estado gaseoso.
  • Si una reacción es endotérmica, al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplazará hacia la derecha (mayor formación de productos).
  • Si una reacción es exotérmica, al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda (mayor formación de reactivos) Ejemplo resuelto: Si la reacción es N 2 + 3 H 2 2 NH 3 Las concentraciones en el equilibrio son 0. 683 M (N 2 ) y 1. 05 M (NH 3 ). Si se añade a esta reacción NH 3 , suficiente para que la concentración sea 3. 65 M: a) Predice el sentido de la reacción para que alcanzar un nuevo equilibrio b) Calcula la concentración de todas las especies en el nuevo equilibrio c) Calcula el rendimiento en el nuevo equilibrio. (Considera las concentraciones iniciales de nitógeno y de amoniaco). a) N 2 + 3 H 2 2 NH 3 Si se aumenta la concentración de NH 3 (producto) entonces la reacción tiende a desplazarse hacia la izquierda (formándose reactivo), para compensar el aumento de la concentración de los productos. b) N 2 + 3 H 2 2 NH 3

[0. 683 ] [8. 8 ]

[1. 05 ]

[3. 65 ]

N 2 = [0. 683 ]

H 2 = [8. 8 ]

NH 3 = [1. 05 ]

=

26 .-La constante K para la reacción es 2. 37 * 10 -^3 , a una temperatura de 700 °C. En un experimento determinado, las concentraciones al equilibrio son las siguientes: [N 2 ]= 0. 683 M, [H 2 ]= 8. 8 M y [NH 3 ]= 1. 05 M Suponga que se añade NH 3 a la mezcla, de manera que su concentración se incrementa hasta 3. 65 M. a) Prediga el cambio en la dirección de la reacción para alcanzar un nuevo equilibrio. b) Calcular las concentraciones de todas las especies químicas al final de la reacción. c) Confirme la predicción de la reacción calculando Q, y comparándolo con K. d) Calcula el rendimiento de la reacción en el sentido en el que se lleva a cabo Nota: Este problema esta resuelto anteriormente. Sugiero que se resuelva sin consultarlo a manera de ejercicio Al aumentar la cantidad del producto dela reacción, la flecha se desplazara hasta la izquierda, ya que tenemos una mayor cantidad de producto, que se disocia regresando a los reactivos. Concentraciones al nuevo equilibrio: [N 2 ]= 1. 433 M [H 2 ]= 11. 05 M [NH 3 ]= 2. 15 M Se puede observar que Q es mayor que K, por lo tanto se comprueba la suposición. 27 .- Considere las siguientes reacciones en equilibrio: 2 PbS(s) + 3 O 2 (g) 2 PbO(s) + 2 SO 2 (g) PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) H 2 (g) + CO 2 (g) H 2 O(g) + CO(g) Prediga la dirección de la reacción al aumentar la presión, a temperatura constante Reacción 1 .- Derecha Reacción 2 .- Izquierda Reacción 3 .- Igual 28 .-Considere la siguiente reacción: N 2 F 4 2 NF 2 , ΔH= 38. 5 kJ Prediga los cambios en el equilibrio si: a) Se calienta la mezcla. A Volumen constante. b) El gas difluoruro de Nitrógeno se remueve de la mezcla de reacción, a temperatura y volumen constantes. c) Se disminuye la presión de la mezcla, a temperatura constante d) Se agrega helio a la reacción, a temperatura, volumen y presión constantes. a) Derecha b) Derecha c) Derecha d) No influye, ya que el Helio no es reactivo.

- Reacciones utilizadas en Química Analítica: Los tipos de reacciones utilizadas en química analítica son: Neutralización. Precipitación, Redox y Complejos.